第三章第四节 电力系统低频减载.doc

第四节电力系统低频减载
一、概述
事故情况下,系统可能产生严重的有功缺额,因而导致系统频率大幅度下降。
所缺功率已经大大超过系统热备用容量,只能在系统频率降到某值以下,采取切除相应用户的办法来减少系统的有功缺额,使系统频率保持在事故允许的限额之内。
这种办法称为按频率自动减负荷。中文简拼为“ZPJH”,英文为UFLS(Under Frequency Load Shedding)。
二、系统频率的事故限额
(1)系统频率降低使厂用机械的出力大为下降,有时可能形成恶性循环,直至频率雪崩。
(2)系统频率降低使励磁机等的转速也相应降低,当励磁电流一定时,发送的无功功率会随着频率的降低而减少,可能造成系统稳定的破坏。
发生在局部的或某个厂的有功电源方面的事故可能演变成整个电力系统的灾难。
(3)电力系统频率变化对用户的不利影响主要表现在以下几个方面:
频率变化将引起异步电动机转速的变化,有这些电动机驱动的纺织、造纸等机械产品的质量将受到影响,甚至出现残、次品。
系统频率降低将使电动机的转速和功率降低,导致传动机械的出力降低。
国防部门和工业使用的测量、控制等电子设备将因为频率的波动而影响准确性和工作性能,频率过低时甚至无法工作。“电力工业技术管理法规”中规定的频率偏差范围为±~±。
(4)汽轮机对频率的限制。频率下降会危及汽轮机叶片的安全。因为一般汽轮机叶片的设计都要求其自然频率充分躲开它的额定转速及其倍率值。系统频率下降时有可能因机械共振造成过大的振动应力而使叶片损伤。容量在300MW以上的大型汽轮发电机组对频率的变化尤为敏感。例如我国进口的某350MW机组,,要求发瞬时信号,,频率为47Hz时,要求0s跳闸。进口的某600MW机组,,要求9s跳闸。
(5)频率升高对大机组的影响。电力系统因故障被解列成几个部分时,有的区域因有功严重缺额而造成频率下降,但有的区域却因有功过剩而造成频率升高,从而危及大机组的安全运行。例如美国1978年的一个电网解列,其中1个区域频率升高,六个电厂中的14台大机组跳闸。我国进口某600MW机组,当频率升至52Hz时,。
(6)频率对核能电厂的影响。核能电厂的反应堆冷却介质泵对供电频率有严格要求,如果不能满足,这些泵将自动断开,使反应堆停止运行。
综上所述,~49Hz以下;事故情况下不能较长时间的停留在47Hz以下,瞬时值则不能低于45Hz。所以在电力系统发生有功功率缺额的事故时,必须迅速断开相应的用户,使频率维持在运行人员可以从容处理的水平上。然后在逐步恢复到正常值。由此可见,按频率自动减负荷装置
“ZPJH”是电力系统一种有力的反事故措施。
三、系统频率的动态特性
图3-23 系统的动态频率特性
电力系统出现功率缺额时,系统的稳定频率必然低于额定频率,系统频率从变化到的过程就反映出电力系统的动态频率特性。系统频率变化不是瞬间完成的,而是按指数规律变化,其表示式为
(3-46)
式中——由功率缺额引起的另一个稳定运行频率
——系统频率变化的时间常数,它与系统等值机组惯性常数以及负荷调节效应系数有关,一般在(4~10)间。大系统较大,小系统较小。
四、自动低频减载(按频率自动减负荷装置“ZPJH”)的工作原理
图3-24 系统频率的变化过程
“轮”:计算点、……
点1:系统发生了大量的有功功率缺额
点2:频率下降到,第一轮继电器起动,经一定时间
点3:断开一部分用户,这就是第一次对功率缺额进行的计算。
点3-4:如果功率缺额比较大,第一次计算不能求到系统有功功率缺额的数值,那么频率还会继续下降,很显然由于切除了一部分负荷,功率缺额已经减小,所有频率将按3-4的曲线而不是3-3'曲线继续下降。
点4:当频率下降到时,ZPJH的第二轮频率继电器启动,经一定时间后
点5:又断开了接于第二轮频率继电器上的用户。
点5-6:系统有功功率缺额得到补偿。频率开始沿5~6曲线回升,最后稳定在。
逐次逼近:进行一次次的计算,直到找到系统功率缺额的数值(同时也断开了相应的用户)。即系统频率重新稳定下来或出现回升时,这个过程才会结束。
五、最大功率缺额的确定
1)保证在系统发生最大可能的功率缺额时,也能断开相应的用户,避免系统的瓦解,使频率趋于稳定。
2)对系统中可能发生的最大功率缺额应作具体分析:有的按系统中断开最大容量的机组来考虑;有的要按断开发电厂高压母线来考虑等。如果系统有可能解列成几部分运行时,还必须考虑解列后各部分可能发生的最大功率缺额,这时整个系统的最大功率缺额应按各部分最大